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이번 포스팅은 머신 비전 렌즈에 대한 간단한 용어 설명과 렌즈 라인업을 읽는 방법을 알아보고자 합니다! 머신비전 렌즈 가이드 북을 처음 접하시는 분들이나 사양을 어떻게 읽어야 하는지 어려움을 겪는 분들을 위해 이번 포스팅을 준비했습니다. 화인스텍과 함께 머신비전 렌즈의 기본 용어를 이해하고 요구사항에 적합한 렌즈를 선택해 보세요. " 머신비전 렌즈, 어떤 기준을 가지고 분류될까? " 머신비전 렌즈는 일반적으로 렌즈의 종류에 따라 나눠지기 때문에 렌즈별 특징을 먼저 이해하여 적절한 머신비전 렌즈를 선택하는 것이 중요합니다. 대표적인 머신비전 렌즈 브랜드로는 VS Technology, VICO Imaging, Optotune, DZOPTICS가 있습니다. 머신비전 렌즈는 CCTV 렌즈, 매크로(Macro) 렌즈, 텔레센트릭(Telecentric) 렌즈, 줌(Zoom) 렌즈 및 Microscope 렌즈 등으로 나눠집니다. 처음 머신비전 렌즈 가이드북을 접하시는 분들은 많은 카테고리로 분류된 렌즈 라인업을 보시고 어려움을 느끼실 수도 있지만, 전혀 그렇지 않습니다! 일반적으로 머신비전 렌즈는 위에 언급드린 6개 분류에서 벗어나지 않는다는 사실만 기억해주세요! 이처럼 아래 화인스텍의 2D 가이북의 VS Technology 렌즈의 많은 라인업이 기재되어 있지만 크게 3가지 종류의 머신비전 렌즈로 분류 된다는 것을 알 수 있습니다. 화인스텍 2D 가이드북 - 머신비전 렌즈 VS Technology 제품 라인업 머신비전 렌즈 종류에 따라 분류한 VS Technology 제품 그럼 우선 간단하게 머신비전 렌즈의 특징에 대해서 알아볼까요? 머신비전 렌즈의 종류 및 특징 화인스텍 2D 가이드북 머신비전 렌즈 종류와 특징 일반적으로 머신비전 렌즈는 고배율용 매크로 렌즈와 무한대 영상용 CCTV 렌즈로 분류됩니다. 위 표에서 보시는 것처럼 CCTV 렌즈는 조리개의 조절과 배율 변경이 가능하며, DOF(Depth of field)가 무한 광학계인 것이 특징인 렌즈입니다. 이는 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리가 무한대로 설정될 수 있기 때문에 원거리 관찰에 적합하며 넓은 FOV와 저렴한 가격으로 감시용 애플리케이션에 많이 사용됩니다. *DOF(Depth of field): 영상의 초점이 선명하게 맺혀지는 피사체 거리의 범위 반면 매크로 렌즈는 근접 피사체와 렌즈 간의 거리가 짧은 것이 특징이며 CCTV 대비 왜곡이 적습니다. 텔레센트릭 렌즈는 조리개가 변경되는 매크로 렌즈와 달리 배율과 WD(Working distance)가 고정되어야 한다는 특징이 있습니다. 매크로 렌즈는 대부분 초점 조절 없이 특정한 WD를 위해 제작되었으므로 사용하는 카메라의 위치가 정확히 설정되어야 합니다. 렌즈 사양서 읽는 법 머신비전에서 렌즈를 선별할 때 렌즈 유형, 조리개 조정 가능 유무, 배율 조정 가능 유무, 렌즈 사이즈 외 기타 등으로 나눠집니다. 이를 활용하여 매크로 렌즈와 CCTV 렌즈의 라인업을 자세히 알아보겠습니다. 아래 이미지는 VS Technology의 렌즈의 매크로 렌즈와 CCTV 렌즈의 라인업 일부분입니다. 화인스텍 2D 가이드북 VS Technology CCTV 렌즈와 MACRO 렌즈 라인업 위 사양서에서 크게 모델명, Mag., WD(mm), Image Circle, Mount, Focal Length 등으로 분류했음을 확인할 수 있습니다. 여기서 Mag.은 Magnification로 렌즈의 배율입니다. 그리고 WD(mm)는 Working Distance이며 렌즈 앞단에서 물체까지의 거리입니다. 머신비전 렌즈 선정 시 고려해야할 사항 위의 렌즈의 사양을 보면 주로 Image Circle로 나눠지는 것을 알 수 있습니다. Image Circle이란 렌즈가 만들어내는 최대 센서 영역을 뜻 하며 인치로 표기됩니다. 여기에서 꼭 알아야 하는 사실이 있습니다! 머신비전에서 1인치는 아래와 같이 22.6mm로 일반적으로 표기되는 인치 치수와 기준이 다릅니다. 이미지 서클에서 1인치는15.9mm이며 센서 형태에 따라 달라집니다. 화인스텍 2D 가이드북 이미지서클 카메라 센서의 크기와 이미지 서클의 크기는 렌즈 선택에 있어서 호환성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 적절한 이미지 서클 크기를 가진 렌즈를 선택하면 센서의 영역 내에서 최상의 이미지 품질을 얻을 수 있습니다. 하며 C, CS, M, S, F, Mxx 마운트로 나눠집니다. 일반적으로 C-Mount가 머신비전에서 가장 많이 쓰이는 마운트입니다. 마운트에 관한 자세한 내용은 아래 포스팅을 확인해 볼 수 있습니다. 다음으로 VS Technology의 CCTV 렌즈 사양서를 보면 Focal Length(초점거리)라는 항목이 있습니다. Focal Length는 렌즈의 중심에서 빛이 모여 초점이 맞춰지는 지점까지의 거리를 나타내며 FOV 및 WD의 사양을 선정하기 위한 기준 값입니다. 머신비전 렌즈 초점거리 다음으로는 텔렉센트릭(Telecentric) 렌즈를 살펴볼까요? 텔레센트릭 렌즈는 정확한 측정을 위해 작업 거리(WD)가 고정되어야 합니다. 또한, 이러한 렌즈는 고배율, 라인스캔, 마이크로스코프 등 다양한 종류로 분류되어 다양한 응용 분야에 활용됩니다. 화인스텍 2D 가이드북 VS Technology Telecenttric 렌즈 라인업 위의 항목 중 NA(Numerical Aperture)는 광학에서 빛을 받아들이거나 내보내는 각도의 특징을 나타내는 수입니다. NA값이 높을수록 시스템은 더 많은 빛을 받아들이고 내보낼 수 있어서 더 밝고 선명한 이미지를 만들어내기 때문에 분해능·밝기·초점심도 등을 결정하는 매우 중요한 수치입니다. Resolution(단위:µm)은 미세하게 서로 떨어져 있는 두 점을(흑,백) 구분할 수 있는 단위입니다. 일반적으로 Resolution 값이 더 작을수록 더 높은 해상도를 갖습니다. 이는 정밀한 측정 및 검사에 매우 중요하게 작용합니다. *분해능(resolution): 이미지나 영상에서 미세한 디테일이나 세부사항을 구별하는 능력. 즉, 더 작은 물체나 선 등을 분리하고 구별할 수 있는 능력을 의미. *밝기: 이미지나 영상에서의 밝기는 해당 영역이나 물체의 광도를 나타내는 것으로, 각 픽셀이나 화소의 밝기 수준을 말합니다. *초점심도: 이미지나 영상에서 전체 영역이나 물체가 초점이 맞는 정도를 나타내는 지표. 일반적으로 초점심도가 넓을수록 전체 영역이나 물체가 선명하게 보이게 됩니다. 이번 포스팅을 통해 머신 비전 렌즈의 다양한 종류와 특징에 대해 간략히 살펴보았습니다. 렌즈의 종류별 특징을 이해하고, 렌즈 라인업을 이해함으로써 머신 비전 시스템을 구축하거나 업그레이드하는 과정에서 보다 적합한 렌즈를 선택할 수 있습니다. 지금까지 나왔던 용어 이외에 많이 사용하는 용어들을 표로 정리했으니 한번에 확인해 보세요! - 렌즈 사양서 용어 정리 - 이외에도 머신비전 용어 및 카메라,렌즈,보드,3D에 관한 정보가 궁금하시다면 화인스텍 홈페이지에 방문하여 머신비전 가이드북을 요청 해보시길 바랍니다! [ 화인스텍 2024 신규 가이드북 요청하기 ]
2024.04.18텔레센트릭 렌즈의 DOF를 더 깊게 늘리는 방법 안녕하세요? 화인스텍 마케팅 팀 입니다. 머신비전 전문기업 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 신비전 렌즈중 텔레센트릭 렌즈는 왜곡을 거의 완벽하게 잡아주는 대신에 WD가 고정 되어있고 배율 또한 고정되어 있습니다. F no.도 대부분 고정되어 있죠 그렇기 때문에 DOF(Depth of Field)도 고정되어 있으며, 그것을 극복하기 위해서는 렌즈의 경이 커지거나 중간에 렌즈가 많이 들어가거나 렌즈가 길어져야 합니다. 하지만 간단한 기구 하나만으로 텔레센트릭 렌즈의 DOF를 더 깊게 늘리는 방법이 있습니다. 바로 Tilt Adaptor 입니다. DOF를 깊게 바꾸는 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다. 일반적으로 렌즈는 <사진 1> 과 같이 수직으로 사용합니다. <사진 1> 90도 수직 이미지 90도에서 볼때 평면이기 때문에 DOF에는 문제가 없어 보이네요 하지만 70도로 기울이면 어떻게 될까요? <사진 2> 70도 기울어진 이미지 70도 기울어진 이미지에서 Tilt Adapter 를 끼워 카메라의 각도 조절을 할 수 있는데요. 기존에 심도에 영향이 있던 부분이 개선되면서 이미지와 같이 심도가 늘어납니다. <사진 3> 45도 기울어진 이미지 VS Technology에서 테스트 한 이미지 인데요. 45도 기울였을 때는 정말 한곳 빼고는 DOF를 벗어나 다 블러링이 일어나지만 Tilt Adapter를 끼운 다음에는 많이 개선이 되었습니다. 이러첨 큰 비용을 들이지 않고 작은 비용으로 심도(DOF)를 깊게 바꿀 수 있습니다. Tilt Adapter를 이용해 텔레센트릭 렌즈의 DOF를 더 깊게 늘리는 방법에 대해 알아 봤습니다. 감사합니다.
2022.05.20<사진 1> Focus Tunable Lens 안녕하세요? 화인스텍 마케팅 팀 입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 오늘은 Focus Tunable Lens(초점 가변 렌즈)에 대해 알아보겠습니다. 포커스 가변 렌즈 말 그대로 렌즈는 그대로 있고 Focus를 앞 뒤로 조절할 수 있는 렌즈를 뜻합니다. ?일반적으로 사람이 돌려서 포커스를 맞추거나 DSLR 전용 렌즈처럼 모터를 이용해서 렌즈를 움직여 초점을 맞춥니다. 액체 렌즈의 움직임을 저희 화인스텍이 전시회에 나갔던 영상 한번 보시죠 ^^ 모션컨트롤 2019전시회에 부스를 작게 나갔는데 규모에 비해 관심을 많이 끌었습니다. 그렇다면 어떻게 구동하는지 한번 알아볼까요? <이미지 1> 일반 렌즈와 초점 가변 렌즈의 차이 제가 소개해 드릴 Focus Tunable Lens(초점 가변 렌즈)는 폴리머 막에 쌓여진 액체 렌즈(Liquid Lens)입니다. 사람 눈을 연구하여 개발된 렌즈입니다. 사람도 멀리 있건 가까이 있건 움직이지 않고 볼 수 있죠 액체 렌즈(Liquid Lens)를 제작하는 곳은 많지 않습니다. 그중에 OPTOTUNE이라는 스위스 제조사의 자료를 참고해 포스팅하겠습니다. <이미지 2> Liquid Lens의 구조 위 이미지와 같이 움직입니다. 액체를 멤브레인 폴리머 막비 감싸고 있으며, 링이 전기 신호를 받아 앞뒤로 움직이면서 초점을 맞출 수 있습니다. 이 액체 렌즈(Liquid Lens)는 독립적으로 사용하는 것은 어렵습니다. 기본이 되는 일반 렌즈에 추가해서 사용하는 형식이고, 기본 렌즈의 성격에 따라 약간 다르게 설치됩니다. 렌즈의 성격이나, 보는 대상체에 따라 아래와 같이 여러 가지 형태로 사용하실 수 있습니다. <이미지 3> 액체 렌즈(Liquid Lens)의 사용 예시 왼쪽의 경우는 가장 일반적인 경우로 사용하는 경우입니다. 기본 렌즈의 속성을 가장 유지하는 콘셉트며, 렌즈와 결속할 때는 나사산 부분에 맞춰진 어댑터가 필요합니다. 중앙의 경우 접사링 처럼 사용되기 때문에 기존 렌즈의 성격이 많이 변합니다. 짧은 WD에서 좋은 결과를 가져다줍니다. 오른쪽의 경우 대물렌즈에서 사용할 때 사용하는 형식이며, 높은 배율에서 사용할 때 이와 같이 사용합니다. OPTOTUNE의 경우 머신비전 렌즈 제조사와 손을 잡고 애초에 렌즈가 설계되어 제조됩니다. 아래 이미지가 대표적인 예입니다. <이미지 4> VS-THV1-110CO/S-LQL1 VS Technology와 함께 제작한 렌즈는 아래 리스트를 참고해주세요. 모델 Optical Mag WD O/I Image Circle TV Distortion DOF VS-TCH2-65-LQL1 2 - 1.9 66.1 - 63.5 163.9 - 161.2 2/3" 0.04 - 0.02 0.3 VS-TCH2-65CO-LQL1 2 - 1.9 66.1 - 63.5 163.9 - 161.2 2/3" 0.04 - 0.02 0.3 VS-TCH4-65-LQL1 4 - 3.7 65.3 - 64.7 186.5 - 186 2/3" - 0.09 - 0.1 VS-TCH4-65CO-LQL1 4 - 3.7 65.3 - 64.7 186.5 - 186 2/3" - 0.09 - 0.1 VS-THV1-110/S-LQL1 1 - 0.9 121.7 - 107.3 267.1 - 252.7 1 0.05 - 0.03 0.8 - 0.9 VS-THV1-110CO/S-LQL1 1 - 0.9 121.7 - 107.3 267.1 - 252.7 1 0.05 - 0.03 0.8 - 0.9 VS-THV2-110/S-LQL1 2 - 1.8 115.8 - 105.6 295.7 - 685.5 1 0.04 - 0.01 0.2 VS-THV2-110CO/S-LQL1 2 - 1.8 115.8 - 105.6 295.7 - 685.5 1 0.04 - 0.01 0.2 VS-TM10-55CO-LQL1 10 55.33 - 55.38 247.3 - 247.2 2/3" 0.01 0.02 높이가 다른 제품의 초점을 맞출 때도 사용 가능합니다. <이미지 5> 액체 렌즈(Liquid Lens)의 사용 예시 Focus Tunable Lens(초점 가변 렌즈) 중 많이 사용되고 있는 OPTOTUNE 사의 액체 렌즈(Liquid Lens)에 대해 알아봤습니다. 그럼 다음 포스팅 때 인사드리겠습니다. OPTOTUNE 사의 액체(폴리머) 렌즈(Polymer Liquid lens) 라인업 모델 특징 외형사이즈 Clear aperture(mm) Lens type Focal Length Refractive index EL-10-30 Series Fast electrically tunable lens 30 x 9.7 10 Plano convex 140 - 20 1.300 or 1.559 EL-10-30-C Series Fast electrically tunable lens 30 x 20.7 10 Plano convex (offset lens optional) 170 - -600 1.3 EL-10-30-Ci Series Fast electrically tunable lens 30 x 20.7 10 Plano convex (offset lens optional) 170 - -600 1.3 EL-10-30-TC Series Fast electrically tunable lens 30 x 20.7 10 Plano convex (offset lens optional) 170 - -600 1.3 EL-10-42-OF Fast electrically tunable lens 42 x 36 10 Plano convex + Plano concave offset lens 500 - -500 1.3 EL-16-40-TC Series Fast electrically tunable lens 40 x 11.9 16 Plano convex to plano concave 333 - -500 1.3 ML-20-37 Mechanically tunable lens 39x18.55 20 Plano convex to plano concave 55 - -55 ML-20-35 Series Mechanically tunable lens 35 x 8 20 Plano convex to plano concave 40 - -40 1.300 or 1.559 EL-E-4i-Lens Driver * ML-20-35 Series 모델은 단종 모델임
2022.05.20텔레센트릭 렌즈란? 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀입니다. 지난번에 머신비전 렌즈의 종류에 대해 확인해 봤습니다. 이번엔 그 안에 세부 내용으로 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)에 대해 포스팅하겠습니다. 저희 화인스텍은 브이에스테크놀러지(VS Technology) 사의 렌즈를 취급합니다. 머신비전에서 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)를 개발하게 된 것은 아래와 같은 문제 때문입니다. <사진 1> 과 같은 물체를 볼 때 <사진 1> 대상 물체 일반 렌즈는 <사진 2> 와 같이 보입니다. <사진 2> 일반 렌즈의 이미지 이렇게 되면 원의 규격과 위치를 볼 때 렌즈의 중앙부와 주변부의 값이 차이가 납니다. 렌즈의 중앙부의 원은 정원이겠지만 주변부는 타원으로 보이겠죠? 대상체의 높낮이에 대해서도 다르기 때문에 같은 사이즈의 원기둥의 지름이 다르게 표기됩니다. 아래의 이유 때문이죠 <사진 3> 일반 렌즈의 형상 일반 렌즈는 사람의 눈처럼 멀리 있는 것은 작게 가까이 있는 물체는 크게 보입니다. 자동화 공정에서 정밀하게 두 물체의 간격을 볼 때는 문제가 생깁니다. 이것을 해결하기 위해 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)가 개발되었습니다. <사진 4> 텔레센트릭의 구조 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)는 평행한 거리에 상관없이 평행의 빛을 가져오도록 설계되었습니다. 하지만 단점이 있습니다. 평행한 빛을 가져오기 때문에 보고자 하는 영역(FOV)이 커지면, 렌즈도 커집니다. <사진 5> 텔레센트릭 렌즈의 구조 피할 수 없는 단점입니다. 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)는 크게 두 가지가 있는데요. 물체 측 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)와 물체 측, 상측(센서)텔레센트릭 설계가 되어있는 Bi 텔레센트릭 렌즈(Bi Telecentric Lens) 입니다. <사진 4>가 일반 물체 측 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)이며, 아래 <사진6>이 Bi 텔레센트릭 렌즈(Bi Telecentric Lens) 입니다. <사진 6> Bi 텔레센트릭 Bi 텔레센트릭 렌즈(Bi Telecentric Lens)의 장점은 카메라 센서의 기구적 오차 센서의 마이크로 렌즈로 들어가는 각기 다른 각도의 빛에 의한 빛 균일도 수차에 의해 발생되는 문제 를 최소화 할 수 있습니다. 하지만 라인업이 많지 않은 이유는 설계가 복잡하고 내부에 렌즈가 더 많이 필요하기 때문에 가격이 비싸고 동일 배율, WD라고 하더라도 크기도 큽니다. 브이에스테크놀러지(VS Technology) 에 라인업이 많은 편 입니다. 특별히 문제없다면 일반적인 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)로 사용하시면 되겠습니다. 이상 텔레센트릭 렌즈(Telecnetric Lens)에 대해 포스팅을 마치겠습니다. 다음에는 더 좋은 내용으로 찾아뵙겠습니다.
2022.05.10